预应力智能张拉技术在预制小箱梁施工中的应用 预应力智能张拉技术在预制小箱梁施工中的应用
王晶龙
(中铁建大桥工程局集团钢结构工程有限公司，天津 300300)
摘 要：智能系统的高精度和稳定性，使智能张拉技术能完全排除人为误差因素，精确施加应力、及时校核伸长量实现“双控”、对称同步张拉、规范张拉过程并减少预应力损失、自动生成报表、杜绝数据造假。通过在预制小箱梁施工中的应用，给出了智能张拉系统在箱梁施工中的使用注意事项，并与传统手工张拉对比，分析了其技术性与经济性。实践证明，其值得推广应用。
关键词：预应力；箱梁；智能张拉系统
智能张拉系统使工程建设过程科学系统调控，保证自动准确，有效提高施工效率，保障工程质量和安全，准确实现规范要求的控制精度。与传统的人工操作比，误差小、效率高。应用智能张拉是我国建设领域发展的大趋势，也必将为工程建设带来巨大的助益。笔者结合以往施工经验，依托京秦高速项目，简述智能张拉系统在预制小箱梁中的应用。
1 工程概况
京秦高速公路三合同段，预制小箱梁共计330片，其中35 m共30片，梁高1.8 m；30 m共300片，梁高1.6 m。预制小箱梁采用高性能C50混凝土，预应力采用高强度低松弛Φs15.20 mm钢绞线，设计最大抗拉强度Fpk=1 860 MPa，弹性模量Ep=1.95×105 MPa，锚口摩阻损失为3%。预应力张拉采用智能张拉系统，在小箱梁两端四顶同步对称张拉。
2 工作原理
系统由主控液压泵站、副控液压泵站、专用穿心式千斤顶、高压油管、高精度液压传感器、位移传感器、数据监控电脑及相关操作系统软件等组成，见图1。智能张拉系统通过传感技术采集每台千斤顶的工作压力及钢绞线的伸长量(含回缩量)等数据，将数据实时地传给系统主机进行分析判断；同时张拉设备接受系统指令，实时调整变频电机的工作参数，
图1 智能张拉系统组成
从而实现高精度实时调控油泵电机的转速，实现张拉力及加载速度的实时精确控制[1]。系统还根据预设的程序，由主机发出指令，同步控制每台设备的每一个行程，自动完成整个张拉过程，真正实现了张拉的同步控制。技术优点为：
(1)精度高。比常规预应力工艺大大提高了张拉精度，精度可达1%，能较好保证设计意图。在无粘结和有粘结预应力施工中有着广泛的实际应用前景，尤其在重要结构的预应力施工中能提供真实、有效、可靠的质量保证。
(2)效率高。张拉过程自动化，施工人员大幅度缩减，可以有效解决人工操作低效问题，使施工快捷简便；且所有数据电脑自动检测记录，克服了人为读数误差大的弊病。
(3)实现双控。张拉时，张拉力和张拉伸长值同步显示在电脑屏上，系统内部控制器对张拉力和张拉伸长值同时进行识别和控制，实现张拉力和张拉伸长值双重同步控制。
(4)智能监控。张拉过程数字信息化，所有数据自动采集传送到计算机，管理人员随时掌握构件信息和张拉有关的技术信息，形成工程管理所需各种表格，并能自动存储，无线发送传输，实现远程监控，数据准确。
3 工艺流程
小箱梁混凝土强度达到设计强度时(一般为7～14 d，混凝土实际强度由同体养护试块检测而得)，即准备预应力智能张拉，实际操作过程见图2。
图2 现场智能张拉
(1)搭设张拉平台，安装工作锚及工作夹片，用套管打紧工作夹片，再安装限位板，千斤顶吊装就位，安装工具锚及夹片，套管打紧工具锚夹片。
(2)施工前将每一种梁分类(如边梁、中梁)，定义梁分类号。每一片箱梁编张拉编号，张拉编号是唯一的、不允许重复，定义好每条孔道的代号，算出每片梁的各个孔道的钢束控制力(kN)和理论上伸长量(mm)，确定孔道张拉顺序。
(3)技术员根据张拉设备标定报告，把标定方程式输入主泵站触摸屏。
(4)技术员把需要张拉梁的钢束控制力和理论伸长量，按照孔道编号依次输入主泵站触摸屏，输完后必须进入张拉画面，按孔道编号调出张拉参数，验证电脑计算出的每阶段的油压值是否和人工计算的数值一致，如果不一致则检查标定方程式输入是否正确。
(5)技术员对张拉操作员技术交底，交代梁编号、孔道编号、对应控制力、理论伸长量、张拉工艺顺序，并制成表格发放给操作员。
(6)张拉操作员根据张拉工艺顺序，输入梁编号，按孔道号调出张拉参数，点击“自动张拉启动”按钮，张拉系统就可以自动完成该孔道送油张拉、中间分级停顿保压、回油锚固等动作，同时自动检测并记录各级油压值及活塞伸出值。对张拉参数相同的梁，只要输入不同的梁编号，就可以重复调用孔道号，自动完成张拉。
(7)利用监控电脑生成报表，并打印报表，完成张拉作业。
4 注意事项
(1)智能张拉泵站系统为双油路，有两个油嘴，泵站与千斤顶“油管”必须按标识相接。如若接反，千斤顶容易损坏，也危及到工作人员的安全。
(2)智能张拉设备必须按规范要求标定并配套使用，否则会影响预应力施加值的准确性，对施工人员和安全产生影响。
(3)在同体试块合格情况下，张拉过程中出现锚垫板及锚下混凝土开裂，最直接的原因为：锚下混凝土不密实；锚垫板偏位，锚垫板与预应力孔道不垂直或螺旋筋位置不准确。此情况下易导致安全事故，要把钢绞线放张，小面积混凝土破坏可用环氧树脂补整齐，用2 cm厚钢板(锰钢)代替锚垫板重新张拉可能会导致张拉力超过100%，但设计张拉力不能与超张拉原则相违背，因此，在混凝土浇筑过程中要注意其和易性、流动性以及钢筋间距等细节。
(4)张拉过程中出现锚下混凝土拉“裂”(在设计值的70%～100%之间)，容易损坏千斤顶油嘴，危及到人身安全。因此，在施工过程中要保证锚下混凝土不漏浆、不漏振、不漏筋；同时，在张拉过程中要注意观察锚垫板是否有开裂、后移等现象，如果发现异常现象及时停止。4台泵站中随便哪一台停止，4台须全部停止。
(5)张拉结束后实际伸长量超出理论伸长量的±6%，要及时做钢绞线性能试验。
(6)检查智能张拉泵站及千斤顶编号是否和标定报告一致，各接口必须完好无损方可张拉施工。
(7)智能张拉泵站进、回油的速度、压力升降，各传感器读数应平稳、均匀一致。
(8)经常检查安全阀，确保其灵敏可靠，确保油压在55 MPa时能溢流。
(9)智能张拉设备之间的数据传输采用无线通讯模式工作，应保证监视器和智能数控张拉泵站之间无大型障碍物阻隔，保持直线可视距离，天线尽量外露放高处，设备最大可控制距离为200 m。
(10)钢绞线穿束严格执行“梳编穿束”工艺，防止钢绞线在管道内相互缠绕形成“麻花”，导致张拉力不均匀。穿束过程中应加强预应力表面质量检查，将表面的油污清理干净，及时更换有损伤的预应力筋。
(11)梁张拉强度和实际龄期一定要满足设计和规范要求。提前张拉混凝土的收缩和徐变还很大，随着龄期的增加，会引起预应力损失过大，导致梁体拱度偏大。
(12)张拉施工时，应保证电网电压正常稳定，自行发电时由于电压波动太大有可能损坏设备。设备附近30 m内不应有磁场干扰源，如电焊焊接设备。
(13)张拉施工时，每台智能数控张拉泵站应派专人值守。张拉操作中若出现异常现象，如油压或位移显示数值无规律剧烈变化、漏油、电机声音异常,发生断丝、滑丝、锚垫板下陷和破裂等，应立即停止张拉并报告张拉操作员，待问题排除后方可继续张拉施工。
(14)张拉施工操作开始至灌浆完成前，千斤顶(梁)两端严禁站人。
(15)张拉完毕后，对张拉锚固两端，应妥善保护，不得压重物。管道尚未压浆前梁端应设围护和挡板，严禁站人，严禁撞击锚具和钢束。
(16)电动机、排风扇及安装在泵站侧门左边的变压器有380 V/220 V电压，请勿触摸；接插380 V电源航空插头时请注意安全，注意防水。
5 技术经济分析
5.1 技术分析
本项目使用智能张拉系统，实现了全程跟踪、智能控制，张拉后小箱梁起拱度及伸长量接近设计值，并且数据离散性小，与传统手工张拉比，基本上克服了人工张拉测量精度低的缺点，切实有效地控制了锚下预应力的大小[2]。
5.2 经济分析
京秦高速，预制小箱梁工期计划220 d，可节约人工成本21.12万元。一套传统张拉设备约3～5万元，一套智能张拉设备约20万元，按折旧5 a计算，每年成本3.8万元，基本与传统张拉设备等价值，但节约人工成本20余万元。
6 结束语
预应力智能张拉技术，能保证预应力张拉质量,确保桥梁结构安全。但智能张拉油泵和千斤顶不能同时进入梁内箱中，导致千斤顶在内箱中移动困难，有时张拉时无线信号受到外界的干扰经常断开，影响了工程进度；在张拉过程中当出现不合格伸长量时，电脑不能够自动报警，这些需在今后工作中进行改进。
参考文献：
[1]刘亚昌.智能张拉和智能压浆系统在桥梁建设中的应用[J].交通标准化，(10):112
[2]董欣鑫，于新山.预应力智能张拉系统在预制箱梁中的应用[J].公路，(9):114-115
On the Application of the Intelligent Tensioning Technique to the Construction of Pre-Casting Small Box Girders
Wang Jinglong
(The Steel Structure Engineering Co. Ltd. of the Bridge Engineering Bureau Group of China Railway,Tianjin 300300,China)
Abstract：Because of the high accuracy and stability of the intelligent system,the intelligent tensioning technique can overcome man-made errors completely,apply stress accurately, check the elongation timely to achieve the "double control",realize the symmetrical and synchronized tensioning, standardize the tension process,reduce the loss of pre-stress, generate the statement automatically and impede manipulation of the raw data.Through the application of it to the construction of pre-casting small box girders,the points for attention in the application of the technique are presented,with it compared with the traditional manual tensioning technique and its technology and economy analyzed.Practice shows that the technique is worth popularizing widely.
Key words：pre-stressed;box girder;intelligent tensioning system
收稿日期：-09-16
作者简介：王晶龙(1969—)，男，高级工程师，主要从事企业施工生产方面的管理工作 wjlng@
DOI：10.13219/j.gjgyat..01.021
中图分类号：U445.57
文献标识码：B
文章编号：1672-3953()01-0078-03
